CN116373826A - 电液控制总成和车辆液压制动系统 - Google Patents

电液控制总成和车辆液压制动系统 Download PDF

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CN116373826A CN202310400261.1A CN202310400261A CN116373826A CN 116373826 A CN116373826 A CN 116373826A CN 202310400261 A CN202310400261 A CN 202310400261A CN 116373826 A CN116373826 A CN 116373826A
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韩学涛
黄美龙
施明伟
王赚
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Abstract

本发明公开了一种电液控制总成和车辆液压制动系统，该电液控制总成包括：高液压源蓄能单元、电磁阀模块、制动主缸模块、踏板模拟器模块、位移传感器和ECU模块；电磁阀模块包括具有多条油道的阀块以及与阀块连接且用以将阀块的油道处于连接或截断状态的多组电磁阀；阀块将高液压源蓄能单元与汽车电子稳定系统ESC连接，而汽车电子稳定系统ESC与制动轮缸连接；踏板模拟器模块通过阀块与制动主缸模块连接；ECU模块与所有的电磁阀以及位移传感器均电性连接。本发明解决了汽车液压制动系统需要频繁使用高液压压力进行制动而制动主缸密封圈长期处在高液压压力环境下容易挤入缝隙被咬伤和易磨损的问题。

Description

电液控制总成和车辆液压制动系统
技术领域
本发明属于汽车制动系统领域，具体涉及一种电液控制总成和车辆液压制动系统。
背景技术
液压制动系统通常采用制动主缸与卡钳轮缸连接，而其传统的助力方式是通过真空助力器推动制动主缸活塞建压并输出给卡钳轮缸来实现助力制动，再者，现有的电子液压制动系统是通过电机带动滚珠丝杠推动制动主缸活塞来建压实现助力制动，这都离不开制动主缸建压来实现制动。
制动主缸建压通常需要用密封圈密封，制动主缸腔内液压压力越高，密封圈越容易磨损，甚至会挤入活塞与缸体间的缝隙被咬伤。
在商用车制动系统一般的制动都需要较高的液压压力，长期的高压液压压力对制动主缸密封圈极易产生磨损，甚至挤入缝隙被咬伤而导致失效，严重影响汽车的制动安全性，也是目前业内6-10吨的商用车没有使用电子液压制动系统的原因之一。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种电液控制总成和车辆液压制动系统，高液压源蓄能单元建立高液压源并进行储存，经过ECU模块控制电磁阀模块直接将储存的制动液输出给制动轮缸，不再是由制动主缸输出制动液给制动轮缸。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，提供电液控制总成，包括：
高液压源蓄能单元，用于建立和储存高液压源；
电磁阀模块，包括具有多条油道的阀块以及与所述阀块连接且用以将所述阀块的油道处于连接或截断状态的多组电磁阀；所述阀块将所述高液压源蓄能单元与汽车电子稳定系统ESC连接，而汽车电子稳定系统ESC与制动轮缸连接，以将所述高液压源蓄能单元中的所述高液压源通过所述阀块和所述汽车电子稳定系统ESC输出至所述制动轮缸中；
制动主缸模块；
用于储存制动液的油杯，与所述制动主缸模块连接并通过所述电磁阀模块与所述高液压源蓄能单元连接；
踏板模拟器模块，通过所述阀块与所述制动主缸模块连接，以将所述制动主缸模块内的低液压源通过所述阀块输出至所述踏板模拟器模块；
用于监测驾驶员制动情况的位移传感器；以及
ECU模块，与所有的所述电磁阀以及所述位移传感器均电性连接。
在一些实施例中，所述高液压源蓄能单元包括电机、与电机连接的柱塞泵以及与柱塞泵连接的储能器。
在一些实施例中，所述制动主缸模块包括：
制动主缸模块主体，具有第一腔和第二腔，第一腔、第二腔分别通过所述电磁阀模块与所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路、第二接连路连接；
双活塞联动缓冲结构，包括均沿着预定方向布置的第一活塞和第二活塞，其中，所述第二活塞通过所述第一活塞在所述预定方向上运动而缓冲地移动，所述第二活塞的直径大于所述第一活塞的直径，所述第一活塞、所述第二活塞分别置于所述制动主缸模块主体的第一腔、第二腔内；
两个密封圈，分别套设在对应的第一活塞和第二活塞的外壁上，所述密封圈、对应的活塞以及所述制动主缸模块主体的腔壁共同在所述密封圈处形成密封结构。
在一些实施例中，所述双活塞联动缓冲结构还包括：
第一弹簧，沿着所述预定方向布置并将所述第一活塞与所述第二活塞连接；
第二弹簧，沿着预定方向布置并将所述第一活塞与所述制动主缸模块主体连接。
在一些实施例中，多组所述电磁阀包括：第一常开电磁阀、第二常开电磁阀和常闭电磁阀，其中，所述第一常开电磁阀所在油道与所述制动主缸模块主体的第一腔以及所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路连接，而所述第二常开电磁阀所在油道与所述制动主缸模块主体的第二腔以及所述汽车电子稳定系统ESC的第二接连路连接，所述常闭电磁阀所在油道与所述制动主缸模块主体的第一腔以及所述踏板模拟器模块连接。
在一些实施例中，多组所述电磁阀包括：四个增压电磁阀，其中两个增压电磁阀所在油道与所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路连接，而另外两个增压电磁阀所在油道与所述汽车电子稳定系统ESC的第二接连路连接。
在一些实施例中，多组所述电磁阀还包括：四个泄压电磁阀，其中两个泄压电磁阀所在油道与所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路连接，而另外两个泄压电磁阀所在油道与所述汽车电子稳定系统ESC的第二接连路连接。
在一些实施例中，多组所述电磁阀还包括：第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器设置在与所述汽车电子稳定系统ESC的第二接连路连接的所述阀块的油道上，所述第二压力传感器设置在与所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路连接的所述阀块的油道上，所述第三压力传感器设置带有所述第一常开电磁阀的所述阀块的油道上且位于所述第一常开电磁阀和所述制动主缸模块主体的第二腔之间。
在一些实施例中，所述ECU模块包括多组线圈和PCB板。
第二方面，提供车辆液压制动系统，包括：所述的电液控制总成。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过高液压源蓄能单元建立高液压源并进行储存，经过ECU模块控制电磁阀模块直接将储存的制动液输出给制动轮缸，不再是由制动主缸输出制动液给制动轮缸，解决了汽车液压制动系统需要频繁使用高液压压力进行制动而制动主缸密封圈长期处在高液压压力环境下容易挤入缝隙被咬伤和易磨损的问题；
2、本发明取消了传统的真空助力器和改善了制动主缸构造，在电动车上能实现制动能量回收功能，在装有摄像头和雷达的车辆上可以实现主动制动和Acc功能；
3、本发明更适用于商用车制动系统，在同样的踏板力下，能同时兼有大排量和高液压压力，保证了车辆在电子失效、断电状态下更好的提高制动性能以及行驶的安全性；
4、本发明结构采用了双路多重冗余结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一示例性实施例提供的电液控制总成的结构示意图；
图2为制动主缸密封圈在高液压压力环境下被挤入缝隙状态图；
图3为一示例性实施例提供的电液控制总成正常制动状态示意图；
图4为一示例性实施例提供的电子系统失效、断电状态示意图；
图5为一示例性实施例提供的制动主缸模块的剖视图；
图6为一示例性实施例提供的电液控制总成的制动状态一级冗余工作示意图；
图7为一示例性实施例提供的电液控制总成的解除制动状态一级冗余工作示意图；
图8为一示例性实施例提供的电液控制总成的二级冗余工作示意图；
图9为一示例性实施例提供的电液控制总成的三级冗余工作示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
如图2所示，应用于制动主缸的密封圈材质一般都是橡胶材料，随着油压压力增大，密封圈密封位置应力加剧集中，导致根部被挤入缝隙，活塞在运行过程中瞬间把根部咬伤或切掉，导致密封失效，为了解决上述缺陷，如图1所示，在一实施例中，提供了一种提供电液控制总成，适用于车辆液压制动系统，尤其是商用车。
电液控制总成包括：高液压源蓄能单元7、油杯1、电磁阀模块3、制动主缸模块2、踏板模拟器模块5、位移传感器207和ECU模块4。
高液压源蓄能单元7用于建立并储备高液压源；在一些实施例中，高液压源蓄能单元7包括电机701、与电机701连接的柱塞泵702以及与柱塞泵702连接的储能器703，电机701带动柱塞泵702建立高液压源并用储能器703储存。
油杯1具有三个油口，其中，油杯的第二油口102、第三油口103与制动主缸模块2连接，而油杯的第一油口101与电磁阀模块3连接。油杯1通过电磁阀模块3与高液压源蓄能单元7连接，以输送制动液至高液压源蓄能单元7。
如图5所示，在一些实施例中，制动主缸模块2包括：制动主缸模块主体2A和双活塞联动缓冲结构2B。制动主缸模块主体2A具有第一腔204和第二腔201，第一腔204、第二腔201上分别具有第一出油口209、第二出油口208，第一腔204的第一出油口209、第二腔201的第二出油口208分别通过电磁阀模块3与汽车电子稳定系统ESC 6的第一接连路MC1、第二接连路MC2连接；双活塞联动缓冲结构2B包括均沿着预定方向(例如，在一实施例中，表示为X方向)布置的第一活塞206和第二活塞203，其中，第二活塞203通过第一活塞206在预定方向上运动而缓冲地移动，第二活塞203的直径大于第一活塞206的直径，第一活塞206、第二活塞203分别置于制动主缸模块主体2A的第一腔204、第二腔201内；两个密封圈(即，第一密封圈205和第二密封圈202)分别套设在对应的第一活塞206和第二活塞203的外壁上，第一密封圈205、第一活塞206以及制动主缸模块主体2A的第一腔204腔壁共同在第一密封圈205处形成密封结构，第二密封圈202、第二活塞203以及制动主缸模块主体2A的第二腔201腔壁共同在第二密封圈202处形成密封结构。第一密封圈205和第二密封圈202材质均都是橡胶材料。由压强公式：液压压力＝输入力/活塞截面积，由公式可知，在输入力不变情况下，活塞截面积越小产生的液压压力越大。由此，第一活塞206直径小于第二活塞203直径，在同样的踏板力条件下能产生更大的液压压力。再由：排量＝活塞截面积x行程，可知，在行程不发生改变条件下，活塞截面积越大,产生的排量越大。由上可知，在ECU模块4断电或失效时，驾驶员踩下踏板同样的踏板力能同时兼有大排量和高液压压力优点。
在一些实施例中，双活塞联动缓冲结构2B还包括：第一弹簧210和第二弹簧211，第一弹簧210沿着预定方向布置并将第一活塞206与第二活塞203连接，第二弹簧211沿着预定方向布置并将第一活塞206与制动主缸模块主体2A连接。
第一活塞206内装有位移传感器207，位移传感器207用于监测驾驶员制动情况。
电磁阀模块3包括具有多条油道的阀块301以及与阀块301连接(例如，在一实施例中，阀块301与多组电磁阀采用铆接)且用以将阀块301的油道处于连接或截断状态的多组电磁阀；阀块301将高液压源蓄能单元7与汽车电子稳定系统ESC6连接，而汽车电子稳定系统ESC6与制动轮缸连接，以将高液压源蓄能单元7中的高液压源通过阀块301和汽车电子稳定系统ESC6输出至制动轮缸中；
在一些实施例中，多组电磁阀包括：第一常开电磁阀C1、第二常开电磁阀C2和常闭电磁阀D，其中，第一常开电磁阀C1所在油道与制动主缸模块主体2A的第一腔204以及汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1连接，而第二常开电磁阀C2所在油道与制动主缸模块主体2A的第二腔201以及汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2连接，常闭电磁阀D所在油道与制动主缸模块主体2A的第一腔204以及踏板模拟器模块5连接。当ECU模块4断电或失效时，常闭电磁阀D处于关闭状态；常开第一电磁阀C1处于打开状态，使制动主缸模块2的第一腔204与汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1连通；常开第二电磁阀C2处于打开状态，使制动主缸模块2的第二腔201与汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2连通。
在一些实施例中，多组电磁阀包括：四个增压电磁阀(即第一增压阀A1、第二增压阀A2、第三增压阀A3和第四增压阀A4)，其中第三增压阀A3和第四增压阀A4所在油道与汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1连接，而第一增压阀A1和第二增压阀A2所在油道与汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2连接。
如图3所示，在多组电磁阀包括第一常开电磁阀C1、第二常开电磁阀C2、常闭电磁阀D、第一增压电磁阀A1和第三增压电磁阀A3的实施例中，ECU模块4通过位移传感器207监测到驾驶员有制动意图时，常闭电磁阀D打开，第一常开电磁阀C1、第二常开电磁阀C2关闭，第一增压电磁阀A1、第三增压电磁阀A3打开，直接将高液压源蓄能单元7储存的液压输送到汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1、第二接连路MC2，传递给制动轮缸进行制动。制动主缸模块2的第一腔204产生的低液压经过常闭电磁阀D输出给踏板模拟器模块5，产生踏板感。该方案能有效避免制动主缸模块2的密封圈长期在高压液压下容易磨损、甚至挤入缝隙被咬伤问题。
如图1和图6所示，在一些实施例中，多组电磁阀还包括：四个泄压电磁阀(即第一泄压电磁阀B1、第二泄压电磁阀B2、第三泄压电磁阀B3和第四泄压电磁阀B4)，其中第三泄压电磁阀B3和第四泄压电磁阀B4所在油道与汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1连接，而第一泄压电磁阀B1和第二泄压电磁阀B所在油道与汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2连接。
在一些实施例中，ECU模块4包括多组线圈401和PCB板402。
踏板模拟器模块5通过阀块301与制动主缸模块2连接，以将制动主缸模块2内的低液压源通过阀块301输出至踏板模拟器模块5，ECU模块与所有的电磁阀以及位移传感器207均电性连接。在一实施例中，踏板模拟器模块5设有进油通道501，并与常闭电磁阀D相连。
在一些实施例中，多组电磁阀还包括：第一压力传感器302、第二压力传感器303和第三压力传感器304，第一压力传感器302设置在与汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2连接的阀块301的油道上，第二压力传感器303设置在与汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1连接的阀块的油道上，第三压力传感器304设置带有第一常开电磁阀C1的阀块301的油道上且位于第一常开电磁阀C1和制动主缸模块主体2A的第二腔201之间。
(1)制动状态：如图6所示，当驾驶员踩下踏板使第一活塞206进行移动时，位移传感器207将移动信号反馈给ECU模块4，ECU模块4通过监测位移传感器207信号变化，控制常闭电磁阀D打开，第一常开电磁阀C1、第二常开电磁阀C2关闭，第一增压电磁阀A1、第三增压电磁阀A3打开进行制动。若ECU模块4识别到第一增压电磁阀A1或第三增压电磁阀A2出现故障时，自动切换打开相对于的第二增压电磁阀A2、第四增压电磁阀A4。实现制动状态一级冗余。
(2)解除制动状态：如图7所示，当驾驶员松开制动踏板第一活塞206回位时，ECU模块4通过监测位移传感器207信号变化，控制第一泄压电磁阀B1、第三泄压电磁阀B3打开，释放管路内液压压力。若ECU模块4识别到第一泄压电磁阀B1或第二泄压电磁阀B2出现故障时，自动切换打开相对于的第二泄压电磁阀B2、第四泄压电磁阀B4，实现解除制动状态一级冗余。
(3)汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1失效，如图8所示，ECU模块4通过监测位移传感器207信号判断驾驶员有制动意图时，且识别到汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1电磁阀均有故障，ECU模块4控制第一常开电磁阀C1打开、常闭电磁阀D关闭，从而使汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1与第一腔204连通，进行低压制动；控制第二常开电磁阀C2关闭、第一增压电磁阀A1打开，从而使高液压源蓄能单元7(在一实施例中，高液压源蓄能单元7采用高压蓄能器)与汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2连通，进行高压助力制动，系统实现二级冗余。
(4)汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2失效，如图9所示，ECU模块4通过监测位移传感器207信号判断驾驶员有制动意图时，且识别到汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2电磁阀均有故障，ECU模块4控制第二常开电磁阀C2打开、常闭电磁阀D关闭，从而使汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2与第二腔201连通，进行低压制动；控制第一常开电磁阀C1关闭、第三增压电磁阀A3打开，从而使高压蓄能器与汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1连通，进行高压助力制动，系统实现三级冗余。
(5)ECU模块4失效，如图4所示，ECU模块4断电或失效时，第一常开电磁阀C1处于打开状态，常闭电磁阀D处于关闭状态，第一腔204与汽车电子稳定系统ESC6的第一接连路MC1连通；第二常开电磁阀C2处于打开状态，第二腔201与汽车电子稳定系统ESC6的第二接连路MC2连通，系统实现四级冗余。
电液控制总成通过高液压源蓄能单元7建立高液压源并进行储存，经过ECU模块控制电磁阀模块直接将储存的制动液输出给制动轮缸，不再是由制动主缸输出制动液给制动轮缸，解决了汽车液压制动系统需要频繁使用高液压压力进行制动而制动主缸密封圈长期处在高液压压力环境下容易挤入缝隙被咬伤和易磨损的问题；电液控制总成取消了传统的真空助力器和改善了制动主缸构造，在电动车上能实现制动能量回收功能，在装有摄像头和雷达的车辆上可以实现主动制动和Acc功能；电液控制总成更适用于商用车制动系统，在同样的踏板力下，能同时兼有大排量和高液压压力，保证了车辆在电子失效、断电状态下更好的提高制动性能以及行驶的安全性；电液控制总成结构采用了双路多重冗余结构。
以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书一个或多个实施例，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例保护的范围之内。

Claims (10)

1.电液控制总成，其特征在于，包括：
高液压源蓄能单元，用于建立和储存高液压源；
电磁阀模块，包括具有多条油道的阀块以及与所述阀块连接且用以将所述阀块的油道处于连接或截断状态的多组电磁阀；所述阀块将所述高液压源蓄能单元与汽车电子稳定系统ESC连接，而汽车电子稳定系统ESC与制动轮缸连接，以将所述高液压源蓄能单元中的所述高液压源通过所述阀块和所述汽车电子稳定系统ESC输出至所述制动轮缸中；
制动主缸模块；
用于储存制动液的油杯，与所述制动主缸模块连接并通过所述电磁阀模块与所述高液压源蓄能单元连接；
踏板模拟器模块，通过所述阀块与所述制动主缸模块连接，以将所述制动主缸模块内的低液压源通过所述阀块输出至所述踏板模拟器模块；
用于监测驾驶员制动情况的位移传感器；以及
ECU模块，与所有的所述电磁阀以及所述位移传感器均电性连接。
2.根据权利要求1所述的电液控制总成，其特征在于，所述高液压源蓄能单元包括电机、与电机连接的柱塞泵以及与柱塞泵连接的储能器。
3.根据权利要求2所述的电液控制总成，其特征在于，所述制动主缸模块包括：
制动主缸模块主体，具有第一腔和第二腔，第一腔、第二腔分别通过所述电磁阀模块与所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路、第二接连路连接；
双活塞联动缓冲结构，包括均沿着预定方向布置的第一活塞和第二活塞，其中，所述第二活塞通过所述第一活塞在所述预定方向上运动而缓冲地移动，所述第二活塞的直径大于所述第一活塞的直径，所述第一活塞、所述第二活塞分别置于所述制动主缸模块主体的第一腔、第二腔内；
两个密封圈，分别套设在对应的第一活塞和第二活塞的外壁上，所述密封圈、对应的活塞以及所述制动主缸模块主体的腔壁共同在所述密封圈处形成密封结构。
4.根据权利要求3所述的电液控制总成，其特征在于：所述双活塞联动缓冲结构还包括：
第一弹簧，沿着所述预定方向布置并将所述第一活塞与所述第二活塞连接；
第二弹簧，沿着预定方向布置并将所述第一活塞与所述制动主缸模块主体连接。
5.根据权利要求3所述的电液控制总成，其特征在于：多组所述电磁阀包括：第一常开电磁阀、第二常开电磁阀和常闭电磁阀，其中，所述第一常开电磁阀所在油道与所述制动主缸模块主体的第一腔以及所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路连接，而所述第二常开电磁阀所在油道与所述制动主缸模块主体的第二腔以及所述汽车电子稳定系统ESC的第二接连路连接，所述常闭电磁阀所在油道与所述制动主缸模块主体的第一腔以及所述踏板模拟器模块连接。
6.根据权利要求5所述的电液控制总成，其特征在于：多组所述电磁阀包括：四个增压电磁阀，其中两个增压电磁阀所在油道与所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路连接，而另外两个增压电磁阀所在油道与所述汽车电子稳定系统ESC的第二接连路连接。
7.根据权利要求6所述的电液控制总成，其特征在于，多组所述电磁阀还包括：四个泄压电磁阀，其中两个泄压电磁阀所在油道与所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路连接，而另外两个泄压电磁阀所在油道与所述汽车电子稳定系统ESC的第二接连路连接。
8.根据权利要求7所述的电液控制总成，其特征在于，多组所述电磁阀还包括：第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器设置在与所述汽车电子稳定系统ESC的第二接连路连接的所述阀块的油道上，所述第二压力传感器设置在与所述汽车电子稳定系统ESC的第一接连路连接的所述阀块的油道上，所述第三压力传感器设置带有所述第一常开电磁阀的所述阀块的油道上且位于所述第一常开电磁阀和所述制动主缸模块主体的第二腔之间。
9.根据权利要求1所述的电液控制总成，其特征在于：所述ECU模块包括多组线圈和PCB板。
10.车辆液压制动系统，其特征在于，包括：权利要求1—9中任意一项所述的电液控制总成。
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